آزمون شاخص قطبیت یا آزمون PI

آزمون شاخص قطبش (آزمون مقدار PI) به همراه آزمون مقاومت عایق (آزمون مقدار IR) بر روی دستگاه‌های الکتریکی فشار بالا انجام می‌شود تا وضعیت خدمت عایق تعیین شود. آزمون IP به ویژه برای تعیین خشکی و تمیزی عایق انجام می‌شود.
در آزمون مقاومت عایق، ولتاژ DC بالا بر روی عایق اعمال می‌شود. این ولتاژ اعمال شده سپس بر جریان عبوری از عایق تقسیم می‌شود تا مقدار مقاومت عایق به دست آید. چون طبق قانون اهم،

بدون استفاده از منبع جداگانه برای ولتاژ مستقیم، ولتمتر و آمپرمتر برای اندازه‌گیری ولتاژ و جریان مربوطه، می‌توانیم از پتانسیومتر مستقیم نشان‌دهنده استفاده کنیم که به صورت محلی مگر نامیده می‌شود.

مگر ولتاژ مستقیم (DC) لازم را بر روی عایق اعمال می‌کند و مقاومت عایق را به طور مستقیم در محدوده M – Ω و G – Ω نشان می‌دهد. ما معمولاً با توجه به مقاومت دی الکتریک عایق از مگرهای ۵۰۰ V، ۲.۵ KV و ۵ KV استفاده می‌کنیم. به عنوان مثال، برای اندازه‌گیری عایق با نرخ اسمی تا ۱.۱ KV از مگر ۵۰۰V استفاده می‌کنیم. برای ترانسفورماتورهای فشار بالا، سایر تجهیزات و ماشین‌های فشار بالا، از مگرهای ۲.۵ یا ۵ KV با توجه به سطح عایق استفاده می‌کنیم.
چون تمام عایق‌های الکتریکی از نوع دی الکتریک هستند، همیشه خاصیت ظرفیتی دارند. به دلیل این موضوع، در زمان اعمال ولتاژ بر روی عایق الکتریکی، ابتدا جریان شارژ وجود دارد. اما پس از چند لحظه وقتی عایق کاملاً شارژ شده، جریان شارژ ظرفیتی به صفر می‌رسد. بنابراین توصیه می‌شود که مقاومت عایق حداقل یک دقیقه (گاهی ۱۵ ثانیه) پس از اعمال ولتاژ بر روی عایق اندازه‌گیری شود.

فقط اندازه‌گیری مقاومت عایق با مگر همیشه نتیجه قابل اعتمادی نمی‌دهد. چون مقدار مقاومت یک عایق الکتریکی ممکن است با دمای محیط نیز تغییر کند.
این مشکل بخشی با معرفی آزمون شاخص قطبش یا به اختصار آزمون مقدار PI حل می‌شود. فلسفه پشت آزمون PI را در ادامه مورد بحث قرار می‌دهیم.
وقتی ولتاژی بر روی یک عایق اعمال می‌کنیم، جریان متناظری از آن عبور می‌کند. اگرچه این جریان بسیار کوچک و در محدوده میلی‌آمپر یا گاهی میکروآمپر است، اما عموماً چهار مؤلفه دارد.

1. مؤلفه ظرفیتی.

2. مؤلفه رسانایی.

3. مؤلفه لوکس سطحی.

4. مؤلفه قطبش.

بیایید یکی یکی به آنها بپردازیم.

مؤلفه ظرفیتی

وقتی ولتاژ DC بر روی یک عایق اعمال می‌کنیم، به دلیل طبیعت دی الکتریک آن، جریان شارژ اولیه بالایی از آن عبور می‌کند. این جریان به صورت نمایی کاهش می‌یابد و پس از مدتی به صفر می‌رسد. این جریان در ۱۰ ثانیه اول آزمون وجود دارد. اما حدود ۶۰ ثانیه طول می‌کشد تا کاملاً کاهش یابد.

مؤلفه رسانایی

این جریان کاملاً رسانایی است و از عایق می‌گذرد به طوری که عایق به طور کامل مقاومتی است. این جریان جریان مستقیم الکترون‌ها است. هر عایق دارای این مؤلفه از جریان الکتریکی است. چون در عمل هر ماده‌ای در این کیهان به نوعی رسانایی دارد. این جریان رسانایی در طول آزمون ثابت می‌ماند.

مؤلفه لوکس سطحی

به دلیل غبار، رطوبت و آلاینده‌های دیگر روی سطح عایق جامد، یک مؤلفه کوچک جریان از سطح بیرونی عایق می‌گذرد.

مؤلفه قطبش

هر عایق از نوع هیگروسکوپیک است. برخی از مولکول‌های آلاینده مانند رطوبت در عایق بسیار قطبی هستند. وقتی میدان الکتریکی بر روی عایق اعمال می‌شود، مولکول‌های قطبی خود را در جهت میدان الکتریکی می‌چینند. انرژی مورد نیاز برای این تنظیم مولکول‌های قطبی، از منبع ولتاژ به صورت جریان الکتریکی می‌آید. این جریان به نام جریان قطبش نامیده می‌شود. این جریان تا زمانی ادامه دارد که تمام مولکول‌های قطبی خود را در جهت میدان الکتریکی تنظیم کنند.
این تنظیم مولکول‌های قطبی در جهت میدان الکتریکی حدود ۱۰ دقیقه طول می‌کشد، و به همین دلیل اگر نتیجه مگر را برای ۱۰ دقیقه بدست آوریم، تأثیر قطبش در نتیجه مگر نخواهد بود.
بنابراین، وقتی مقدار مگر یک عایق را برای یک دقیقه بدست می‌آوریم، نتیجه مقاومت عایق را بدون تأثیر مؤلفه ظرفیتی جریان نشان می‌دهد. همچنین وقتی مقدار مگر یک عایق را برای ۱۰ دقیقه بدست می‌آوریم، نتیجه مگر مقاومت عایق را بدون تأثیر مؤلفه‌های ظرفیتی و قطبشی جریان نشان می‌دهد.

شاخص قطبش نسبت مقدار مگر گرفته شده برای ۱۰ دقیقه به مقدار مگر گرفته شده برای یک دقیقه است.
اهمیت آزمون شاخص قطبش.
فرض کنید I جریان کل اولیه در آزمون شاخص قطبش یا آزمون PI باشد.
IC جریان ظرفیتی است.
IR جریان مقاومتی یا رسانایی است.
IS جریان لوکس سطحی است.
IP جریان قطبش عایق است.

مقدار آزمون مقاومت عایق یا آزمون مقدار IR، یعنی مقدار خواندن مگر فقط پس از یک دقیقه آزمون، به صورت زیر است-

مقدار مگر آزمون ۱۰ دقیقه‌ای، به صورت زیر است-

بنابراین، نتیجه آزمون شاخص قطبش به صورت زیر است-

از معادله فوق مشخص است که اگر مقدار (IR + IS) >> IP باشد، شاخص قطبش عایق به ۱ نزدیک می‌شود. و IR یا IS یا هر دو بزرگ نشان‌دهنده عدم سلامت عایق است.
مقدار شاخص قطبش اگر (IR + IS) بسیار کوچکتر از IP باشد، بالا می‌رود. این معادله نشان می‌دهد که شاخص قطبش بالایی از یک عایق به معنای سلامت عایق است. برای عایق خوب، جریان لوکس مقاومتی IR بسیار کوچک است.
همیشه ترجیح داده می‌شود که شاخص قطبش یک عایق الکتریکی بیش از ۲ باشد. داشتن شاخص قطبش کمتر از ۱.۵ خطرناک است.

بیانیه: اصلی را احترام بگذارید، مقالات خوبی که ارزش به اشتراک گذاشتن دارند، اگر نقض حق تکثیر وجود دارد لطفاً برای حذف تماس بگیرید.